شبیه سازی عددی میدان جریان در حوضچه آرامش USBR VI با نرم افزار Flow۳D

یکی از مستهلک­کننده­های انرژی رایج، حوضچه آرامش USBR VI است. این حوضچه از قدیمی­ترین حوضچه­هایی است که برای استهلاک انرژی جریان خروجی از لوله طراحی شده است. این حوضچه، سازه­ای جعبه­ای شکل به همراه یک دیوار میانی و یک آستانه انتهایی است. دیوار میانی طوری تعبیه شده است که انرژی جریان ورودی را در عرض حوضچه توزیع کند. یکی از مشخصه­های مفید این حوضچه این است که نیازی به عمق پایاب برای استهلاک انرژی ندارد. در این تحقیق با استفاده از شبیه­سازی عددی به کمک نرم­افزار Flow۳D مشخصات کیفی و کمی میدان جریان مورد بررسی قرار گرفت. مدل عددی موردنظر کاملا مطابق با مدل فیزیکی ساخته شده در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه تربیت مدرس توسط مولفین است. در این مدل، عرض حوضچه و کانال پایین­دست ثابت هستند و برای بررسی اثر پارامتر W/De(W عرض حوضچه و De عمق معادل جریان ورودی) از سه لوله ورودی به حوضچه با قطرهای مختلف استفاده گردید. با استفاده از تحلیل ابعادی و نیز به کمک تحقیقات پیشین مشخص گردید که این پارامتر بدون بعد، پارامتر بسیار مهم و تاثیرگذاری در میدان جریان حوضچه آرامش USBR VI است. صحت­سنجی مدل عددی با مقایسه فشار برداشت شده بر روی دیوار میانی و عمق جریان روی آستانه انتهایی در مدل فیزیکی و نیز مقایسه پروفیل سرعت توسعه یافته در لوله ورودی به حوضچه انجام گرفت. بررسی میدان جریان نشان داد در طول حوضچه و روی آستانه خروجی، توزیع دبی در عرض حوضچه غیریکنواخت و در کناره­های آن بیش­تر است. همچنین میزان پخش و استهلاک سرعت جت ورودی به حوضچه تابعی از W/De  است. اندرکنش جت ورودی که به سمت پایین­دست در حرکت است و جریان­هایی که به سمت بالادست و در خلاف جهت جریان ورودی در حرکت هستند باعث می­شود که پدیده پخش جت با سرعت بیش­تری رخ دهد. در نسبت­های W/De پایین­تر، این پدیده با شدت کم­تری رخ می­دهد. همچنین بررسی جریان روی آستانه انتهایی نشان داد که با افزایش نسبت W/De توزیع جریان روی آستانه خروجی، غیریکنواخت­تر می­گردد.

Keywords:

الگوی جریان , حوضچه آرامش USBR VI , مدل سازی عددی , Flow۳D